(完整版)单片机实训教案
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单片机技术实验教案冯杰实验一(1) 顺序结构程序设计一、实验目的掌握汇编语言设计和调试方法。
二、实验内容把外部RAM中2000h单元的内容拆开,高位送2001h单元,低位送2002h单元,2001h、2002h高位清零,一般本程序用于把数据送显示缓冲区时用。
三、程序流程四、实验步骤1、LED环境⑴在“P.”状态下按“0→EV/UN”,装载实验所需的代码程序。
⑵在“P.”状态下键入0000,然后按“STEP”或“EXEC”进入实验项目的调试与运行。
2、PC环境在与PC联机状态下,编译、连接、下载PH51\se02.asm,用连续或单步方式运行程序。
3、运行结果检查⑴在单步运行时每走一步可观察其运行结果。
⑵在连续运行状态下,应按“暂停图标”或实验箱上的“暂停按钮”,使系统无条件退出用户运行状态返回监控,然后再用相应的命令键观察与检查2000~2002h中内容变化情况。
五、思考如何用断点方式调试本程序。
ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART: MOV DPTR,#2000HMOVX A,@DPTRANL A,#0F0HSWAP AMOV DPTR,#2001HMOVX @DPTR,AMOV DPTR ,#2000HMOVX A,@DPTRANL A,0FHMOV DPTR,#2002HMOVX @DPTR,ASJMP $END实验一(2)循环结构程序设计一、实验目的熟悉MCS-51指令系统,掌握程序设计方法。
二、实验内容编写并调试一个排序子程序,其功能为用冒泡法将内容RAM中几个单元字节无符号的正整数,按从小到大的次序重新排列。
三、程序框图四、实验步骤1、LED环境⑴在“P.”状态下按“0→EV/UN”,装载实验所需的代码程序。
⑵对片内RAM地址50h~5AH进行不规则置数。
⑶在“P.”状态下键入0000,然后按“STEP”或“EXEC”进入实验项目的调试与运行。
2、PC环境在与PC联机状态下,编译、连接、下载PH51\se05.asm,用连续或单步方式运行程序。
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基础知识一软件调试仿真器Keil uVision应用实践Keil编程软件是目前最流行的开发MCS—51系列单片机的软件。
它提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境uVision2将这些部分组合在一起。
程序安装完成后,桌面上会出现Keil uVision2图标,如图1-36,图1—36 Keil双击该图标便可启动Keil软件的集成开发环境.启动后的程序窗口主要由菜单栏、工具栏、源文件编辑窗口、工程管理窗口和输出窗口五部分组成.启动窗口如图1—37所示。
工具栏为一组快捷工具图标,主要包括基本文件工具栏、建造工具栏和调试(DEBUG/调试)工具栏,基本文件工具栏包括新建、打开、拷贝、粘贴等4个基本操作。
建造工具拦主要包括文件编译、目标文件编译连接、所有目标文件编译连接、目标选项和一个目标选择窗口.调试(DEBUG/调试)工具栏位于最后,主要包括一些仿真调试源程序的基本操作,如单步、复位、全速运行等。
在工具栏下面,有3个默认窗口。
左边的一个是工程管理窗口,该窗口有3个标签,分别是Files、Regs和Books。
右边的一个为源文件编辑窗口,编辑窗口实质上就是一个文件编辑器,我们可以在这里对源程序文件进行编辑、修改、粘贴等。
下边的一个为输出窗口,源文件编译之后的结果显示在输出窗口中,会出现通过或错误(包括错误类型及行号)的提示。
单片机实训教学案例
一、实训目标
通过本次实训,使学生掌握单片机的基本原理和应用,掌握单片机编程语言和开发环境的使用,能够完成简单的单片机系统设计和编程。
二、实训内容
1. 单片机简介及开发板介绍
2. 单片机编程语言及开发环境介绍
3. 单片机IO口操作及LED灯控制
4. 单片机定时器使用及PWM波形输出
5. 单片机串口通信及数据传输
6. 单片机外部中断及按键控制
7. 单片机ADC和DAC转换及应用
三、实训步骤
1. 准备单片机开发板和相关工具,安装单片机编程软件。
2. 学习单片机基本原理,了解开发板上的各个模块和引脚功能。
3. 学习单片机编程语言,掌握基本的语法和编程技巧。
4. 通过编程软件编写简单的程序,实现LED灯的闪烁和亮度调节。
5. 使用定时器产生PWM波形,实现LED灯的渐变和调色。
6. 编写程序实现串口通信,通过上位机软件发送指令控制LED灯的状态。
7. 利用外部中断检测按键输入,实现LED灯的开关控制。
8. 学习ADC和DAC转换原理,通过编程实现音频信号的采集和播放。
四、实训总结
通过本次实训,学生掌握了单片机的基本原理和应用,掌握了单片机编程语言和开发环境的使用,能够完成简单的单片机系统设计和编程。
同时,通过实际操作和实验,学生提高了动手能力和解决问题的能力,为后续学习和工作打下了坚实的基础。
单片机综合实训教案一、教学目标1. 了解单片机的基本概念、结构和原理。
2. 掌握单片机的编程方法和应用技巧。
3. 能够独立完成单片机系统的设计和调试。
二、教学内容1. 单片机概述单片机的定义和发展历程单片机的结构和组成部分2. 单片机编程基础单片机的指令系统编程语言和开发工具程序结构和编程规范3. 单片机应用系统设计系统需求分析硬件选型和电路设计软件设计和编程4. 单片机系统调试与优化调试方法和工具常见问题和解决方案系统性能优化技巧5. 单片机应用案例解析温度控制器设计智能家居系统设计控制系统设计三、教学方法1. 讲授法:讲解单片机的基本概念、原理和编程方法。
2. 实践法:动手操作单片机开发板,进行编程和系统设计。
3. 案例分析法:分析实际应用案例,理解单片机的应用场景。
4. 讨论法:分组讨论,解决实际问题和难点。
四、教学资源1. 教材:单片机原理与应用2. 实验设备:单片机开发板、编程器、调试器等3. 软件工具:Keil、MPLAB等编程软件4. 在线资源:相关教程、案例和答疑论坛五、教学评价1. 平时成绩:考察学生的出勤、提问和讨论情况。
2. 实验报告:评估学生的实践操作能力和编程水平。
3. 课程设计:评价学生的系统设计和调试能力。
4. 期末考试:测试学生对单片机知识的掌握程度。
六、教学安排1. 课时:共计32课时,其中理论讲授16课时,实验操作16课时。
2. 教学计划:第1-4课时:单片机概述及结构原理第5-8课时:单片机编程基础第9-12课时:单片机应用系统设计第13-16课时:单片机系统调试与优化第17-20课时:单片机应用案例解析第21-24课时:实践操作与实验第25-28课时:课程设计第29-32课时:期末复习与考试七、教学重点与难点1. 教学重点:单片机的基本概念、结构和原理。
单片机的编程方法和应用技巧。
单片机系统的设计、调试与优化。
2. 教学难点:单片机指令系统的理解与应用。
硬件电路设计与故障排除。
单片机应用技能实训教案—项目4 项目4 电动机正反转控制电路制作
任务1 项目相关知识学习
一、案头
二、教学实施过程
图4-3
4-4是光耦电气原理接线示意图,当输入端发光二极管未接通电源(或反接)时,输出端光电三极管截止,输出端所接负载
任务2 电动机正反转控制电路硬件、软件设计
二、教学实施过程
任务3 电动机正反转控制电路的计算机仿真
二、教学实施过程
…”或者点击工具栏的新建文件按钮按钮
任务4 电动机正反转控制电路的制作与调试一、案头
二、教学实施过程。
单片机应用技能实训教案—项目10项目10数字显示交通灯控制电路制作任务1项目相关知识学习一、案头任务授课时间教学形式教学用具项目相关知识学习年月日讲授、讨论授课班级授课时数教学资源2课时项目制作成品或元件、课件课前准备教学目标教学重点教学难点教学过程教学后记1、掌握简单I/O端口扩展的接线方法。
2、掌握简单I/O端口扩展应用程序的编写。
3、掌握相关指令使用。
1、简单I/O端口扩展的接线方法。
2、简单I/O端口扩展应用程序的编写。
1、应用程序的编写。
2、外部数据传送指令的使用。
1、通过对交通灯功能的讨论,引出项目任务。
2、简单I/O端口扩展的芯片简介。
3、简单I/O端口扩展的接线方法及程序编写。
4、相关指令学习。
二、教学实施过程实施环节组织教学复习提问教学内容1、检查学生出勤情况并做好记录。
2、调整学生的注意力,为上课作准备。
1、根据前面所学知识,如何进行I/O端口的扩展?导学方法互动交流提问导思2、交通灯的作用是什么?有什么功能?本项目的终极目标是制作一个单片机控制的能显示倒计时时间的交通灯控制电路。
导入在项目8中用数码管显示时间,为了不造成资源浪费,我们利启发学习用串行口方式0进行输出口扩展。
但利用串行口方式0扩展并行积极性输出口,在使用上有一定局限性,使用不灵活,所以,我们在进行项目制作之前,学习MCS-51单片机简单I/O口的扩展方法。
讲授新课一、并行I/O端口的扩展常用的并行I/O端口扩展方法有简单I/O端口扩展、利用串行口进行I/O端口扩展(项目八中已介绍)和利用可编程I/O扩展芯片进行I/O端口扩展等。
由于简单I/O端口扩展方法简单实用,这里仅对该方法加以介绍。
1、简单I/O端口扩展芯片简介通常采用三态缓冲器(例如74LS244、74LS541)来扩展并行输入,用8D锁存器(例如74LS373、74LS377、74HC573)来扩展并行输出。
采用这些简单接口芯片进行I/O端口扩展,电路简单、编程方便、且价格低廉,是I/O端口扩展的一种首选方案。
单片机综合实训教案一、实训目的与要求1. 目的(1)了解单片机的基本原理和结构。
(2)掌握单片机的编程方法和应用技巧。
(3)培养动手能力和团队协作精神。
2. 要求(1)熟悉单片机的基本硬件组成。
(2)掌握单片机编程语言(如C语言、汇编语言等)。
(3)能够独立完成简单单片机程序的设计与调试。
二、实训内容与课时安排1. 实训内容(1)单片机硬件认识与搭建。
(2)单片机编程基础。
(3)单片机常见外设接口编程。
(4)单片机应用系统设计。
(5)综合实训项目。
2. 课时安排(1)单片机硬件认识与搭建:2课时。
(2)单片机编程基础:4课时。
(3)单片机常见外设接口编程:6课时。
(4)单片机应用系统设计:4课时。
(5)综合实训项目:8课时。
三、实训步骤与方法1. 实训步骤(1)单片机硬件认识与搭建:了解单片机的硬件组成,搭建实验平台。
(2)单片机编程基础:学习单片机编程语言,掌握基本编程技巧。
(3)单片机常见外设接口编程:学习并掌握常见外设接口(如LED、按键、串口等)的编程方法。
(4)单片机应用系统设计:结合实际项目,设计并实现一个完整的单片机应用系统。
(5)综合实训项目:完成一个综合性的实训项目,提高实际应用能力。
2. 实训方法(1)讲解与演示:教师讲解单片机相关知识,并进行现场演示。
(2)实践操作:学生动手进行实验,巩固所学知识。
(3)讨论与提问:学生之间互相讨论,解答疑问。
(4)项目实践:以小组为单位,完成综合性实训项目。
四、实训评价与考核1. 评价方式(1)平时表现:30%。
(2)实验报告:40%。
(3)综合实训项目:30%。
2. 考核标准(1)平时表现:参与课堂讨论、提问、实验操作等。
(2)实验报告:内容完整、分析深入、表达清晰。
(3)综合实训项目:项目完成度高、创新性强、实用性好。
五、教学资源与工具1. 教学资源(1)教材:单片机原理与应用。
(2)课件:单片机相关知识。
(3)实验器材:单片机开发板、编程器、实验器件等。
单片机实训教案单片机是嵌入式系统中最基础的芯片,也是嵌入式系统所涉及的最主要的技术之一、单片机实训教案旨在通过理论和实践的结合,使学生掌握单片机的基本原理、组成结构和编程方法,并能够独立完成一些简单的单片机应用设计与调试。
一、教学目标:1.理解单片机的基本原理和组成结构;2.掌握单片机编程方法和技巧;3.能够设计、调试简单的单片机应用程序;4.具备一定的创新思维和实践能力。
二、教学内容:1.单片机基础概念:介绍单片机的基本原理、发展历程、应用领域和市场需求;2.单片机硬件结构:介绍单片机的体系结构、存储器结构、输入输出端口、定时器、串行通信口等基本硬件构成;3.单片机编程技巧:介绍汇编语言、C语言、单片机流程控制等编程技巧;4.单片机应用设计:结合实际应用场景,介绍单片机的控制、测量、通信、显示等应用设计方法;5.单片机调试技巧:介绍单片机调试的基本流程、方法和技巧,包括单步调试、断点调试、仿真调试等。
三、教学方法:1.理论讲授结合实践操作;2.小组合作学习、探究式学习;3.项目式教学、案例分析、问题导向学习;4.讨论交流、互动授课、评价反馈。
四、教学内容设计:五、评价方法:评价方式应该符合实际需求和学生的特点。
可采取口头报告、验收资料、实际应用效果等相关方法。
针对不同学生提供不同的评价方式,避免评价体系单调性。
通过评价及时掌握学生的情况,并采纳学生的反馈和意见,进一步提高实训教学的效果。
六、总结:本教案融合了理论、实践、思考和反思的课程设计模式。
从单片机的基础知识到单片机应用程序的设计和调试,每个环节都贯穿实践环节的举措,使得学生可以在独立完成实际任务中,培养解决问题的能力和应用能力。
同时,在教学设计中结合了多元评价体系,科学、客观且有针对性地评估学生的实践能力,旨在帮助学生建立自信、增强实用技能和创新思维。
单片机综合实训教案一、实训目的和要求1. 实训目的(1)了解单片机的基本原理和工作原理;(2)掌握单片机的编程方法和应用技巧;(3)培养动手能力和团队协作精神;(4)提高创新意识和解决实际问题的能力。
2. 实训要求(1)全体学生需参加实训,不得缺席;(2)实训期间,遵守实验室纪律,爱护实验设备;(3)完成实训任务,提交完整的实训报告;(4)实训成果需进行展示和评价。
二、实训内容1. 单片机概述(1)单片机的定义和发展历程;(2)单片机的组成和功能;(3)单片机的应用领域。
2. 单片机编程基础(1)单片机编程语言(C语言、汇编语言等);(2)单片机指令系统;(3)编程规范和技巧。
3. 单片机外围设备(1)键盘、显示器、传感器等外围设备;(2)外围设备接口和驱动程序;(3)外围设备与单片机的通信。
4. 单片机应用系统设计(1)系统需求分析;(2)硬件选型和电路设计;(3)软件设计和编程;(4)系统测试和调试。
5. 实训案例分析(1)分析实际项目中的单片机应用;(2)讨论项目中的关键技术问题;三、实训步骤1. 课堂讲解:介绍单片机的基本原理、编程方法和应用领域;2. 动手实践:学生分组进行单片机编程和外围设备接入;3. 案例分析:分析实际项目中的单片机应用,讨论关键技术问题;4. 成果展示:各组展示实训成果,进行自评、互评和他评;四、实训评价1. 评价内容(1)实训报告:内容完整、论述清晰、技术正确;(2)实训成果:功能完善、性能稳定、创新性强;(3)课堂表现:积极参与、动手能力强、团队协作好。
2. 评价方式(1)实训报告评分(30%);(2)实训成果评分(40%);(3)课堂表现评分(30%)。
五、实训资源1. 教材和参考书:介绍单片机的基本原理、编程方法和应用领域;2. 实验设备:单片机开发板、外围设备、编程软件等;3. 网络资源:查阅相关资料、学习编程技巧、交流心得体会。
六、实训环境与安全1. 实训环境(1)单片机实验室:配备单片机开发板、编程电脑、外围设备等;(3)实验桌椅整洁,方便学生操作。
单片机实训教案介绍单片机是一种微型计算机,由运算器、寄存器、控制器和存储器等部件组成,可用于控制和执行简单的任务。
单片机实训教案旨在培养学生对单片机的理解和应用能力,帮助学生掌握基本的单片机编程和电路设计技能。
教学目标•了解单片机的基本原理和结构•掌握单片机编程语言和开发工具•理解常用的单片机应用领域和技术•能够独立设计和实现简单的单片机项目教学内容单片机基础知识1.什么是单片机?–定义:单片机是一种集成电路,含有基本的计算、存储和输入输出功能的微型计算机。
–结构:包括中央处理器、内存、输入输出接口、定时器等核心组件。
2.单片机的工作原理–输入:通过输入接口获取外部信号。
–处理:通过中央处理器和内存对输入信号进行处理和存储。
–输出:通过输出接口将处理结果发送给外部设备。
单片机编程语言1.C语言–优势:易学易用,适用于多种单片机型号。
–编译器:使用专门的C语言编译器进行编译和调试。
–示例:编写简单的C语言程序,实现LED灯的闪烁。
2.汇编语言–优势:直接操作单片机硬件,执行效率高。
–编译器:使用汇编语言编辑器进行编写和调试。
–示例:编写简单的汇编语言程序,实现按键控制LED灯的亮灭。
单片机实训项目1.LED闪烁–硬件:使用LED灯和电阻进行连接。
–软件:编写C语言程序,实现LED灯的闪烁效果。
–流程:1.初始化IO口2.设置LED灯的亮灭状态3.设置延时时间4.循环执行以上步骤2.按键控制LED–硬件:使用按键和电阻进行连接。
–软件:编写C语言程序,通过按键控制LED灯的亮灭。
–流程:1.初始化IO口和按键2.监测按键状态3.根据按键状态控制LED灯的亮灭4.循环执行以上步骤单片机应用领域1.家电控制2.工业自动化3.智能仪器4.电子产品教学方法•理论讲解:介绍单片机的基本原理和结构。
•实践操作:学生实际动手编写和调试单片机程序。
•项目设计:学生独立设计和实现单片机应用项目。
•讨论交流:与学生进行互动,解答疑问和分享经验。
单片机教案单片机教案(500字)教学目标:1. 理解单片机的基本原理和工作方式。
2. 掌握单片机的编程方法和常用指令。
3. 能够独立完成简单的单片机程序设计和调试。
教学过程:一、导入新知识(10分钟)1. 通过实例引入单片机的概念和重要性。
2. 讲解单片机的基本原理和结构。
二、讲解单片机的编程方法和指令(20分钟)1. 讲解单片机的编程语言和常用指令。
2. 示范如何编写一个简单的单片机程序。
3. 讲解常见的单片机应用领域。
三、实践操作(30分钟)1. 分发单片机开发板和其他实验器材。
2. 示范如何连接电路和下载程序。
3. 学生跟随指导完成自己的程序设计。
四、调试和测试(20分钟)1. 指导学生如何调试和测试程序。
2. 逐步解决学生在编程过程中遇到的问题。
3. 学生相互交流并提出改进意见。
五、巩固和总结(10分钟)1. 提问学生对本节课所学内容的理解和掌握程度。
2. 总结本节课的重点和难点。
3. 布置相关的作业和阅读任务。
教学手段:1. 演讲:通过讲解和示范的方式将抽象的单片机知识具象化。
2. 实践操作:让学生亲自动手操作,提高学生的实践能力。
3. 互动交流:学生之间的互动交流和教师的指导能够加深学生对知识的理解和记忆。
4. 提问引导:通过提问引导,激发学生的思考和积极参与。
教学资源:1. 单片机开发板和相关实验器材。
2. 单片机编程软件和模拟器。
3. 课堂演示用的PPT和教材。
教学评价:1. 实验结果:根据实验结果评价学生对单片机程序设计的掌握程度。
2. 课堂表现:根据学生的互动交流和提问回答情况评价其学习效果。
3. 作业完成情况:根据学生的作业完成情况评价其对单片机知识的掌握情况。
教学安排:本次教学将分为一次课堂教学和一次实践操作。
在课堂教学中,重点讲解单片机的基本原理和编程方法,引导学生理解和掌握相关知识。
在实践操作中,学生将根据所学知识完成自己的单片机程序设计和调试,并进行实验测试和巩固。
实训项目1 报警器控制一、项目要求调研实际报警器的使用,设计一个应用开关控制报警器发声报警。
二、项目实践技能目标1.通过项目的训练,锻炼理论联系实际的能力,熟练掌握单片机控制系统,掌握单片机的定时器的技术等知识。
2.掌握C语言或汇编语言。
掌握软件延时或定时器延时程序的设计。
3.根据设计要求,在PROTUES开发平台上,完成硬件系统的电路组装,完成系统软件设计要求,并提交程序设计框图和程序清单;完成系统软硬件的综合调试,实现设计要求。
4.通过该项目的训练,提高学生的实际动手操作能力,养成学生的工程道德观念,建立工程敬业精神和团队合作精神。
三、参考电路实训项目2 简易音乐播放器设计一、项目要求1、用一个按键实现选定播放的音乐段,在播放的过程中可用此按键暂停;2、用另一个按键选择待播放的几段音乐中的一段;3、选择的曲目可以在数码管上显示。
二、项目实践技能目标1、通过该项目的训练巩固单片机定时器技术、中断技术的应用;2、学会C语言中二维数组的使用,学习音乐索引和节拍的设计,学习通过每个高脉冲或低脉冲的延时形成某种频率的声音输出方法,学习控制每个不同频率声音输出的时间长短形成节拍的方法,学习高低音的方法等。
3、根据设计要求,在PROTUES开发平台上,完成硬件系统的电路组装,完成系统软件设计要求,并提交程序设计框图和程序清单;完成系统软硬件的综合调试,实现设计要求。
4、通过该项目的训练,提高学生的实际动手操作能力,养成学生的工程道德观念,建立工程敬业精神和团队合作精神。
三、参考电路四、思考题设计一个音乐门铃。
实训项目3 单片机之间双向通信一、项目要求两片单片机工作于串口模式1,整个系统实现双机双向通信;工作任务:1. 甲机的K1按键可通过串口分别控制乙机的LED1点亮,LED2点亮,LED1和LED2全亮或全灭.2. 乙机按键可向甲机发送数字,甲机接收上午数字显示在其P0端口的数码管上。
应用软件完成硬件电路的设计并实现电气意义;完成软件设计;并实现仿真调试或实物调试。
单片机教案完整版一、教案简介本教案旨在教授学生单片机(Microcontroller)的基本原理和应用。
通过理论讲解、实验演示和练习编程等多种教学手段,帮助学生全面掌握单片机的工作原理、编程语言和常见应用。
教案内容包括单片机的概述、开发环境的配置、基本电路原理和程序设计等。
二、教学目标1. 了解单片机的概念、分类和特点;2. 掌握单片机开发环境的配置和使用;3. 理解单片机的工作原理和电路基础知识;4. 学习单片机编程语言和编程思维;5. 能够运用所学知识设计并实现简单的单片机应用。
三、教学内容1. 单片机概述1.1 单片机的定义和发展历程1.2 单片机的分类和特点1.3 单片机在各个领域的应用案例2. 单片机开发环境配置2.1 软件环境:Keil C51集成开发环境2.2 硬件环境:单片机开发板及相关组件3. 单片机基本电路原理3.1 单片机的引脚及功能介绍3.2 单片机的时钟电路设计3.3 单片机与外部器件的连接方法4. 单片机程序设计4.1 单片机编程语言的特点和分类4.2 基本编程结构和语法规则4.3 编程实例:IO口控制、定时器和中断编程5. 单片机应用实例5.1 数码管显示控制5.2 温湿度传感器数据采集5.3 蜂鸣器音乐播放5.4 红外遥控器接收与解码四、教学方法1. 授课法:通过PPT讲解单片机的概念、原理和应用,引导学生深入理解。
2. 实验演示:通过实际连接开发板及相关组件,并编写简单程序进行实验演示,加深学生对单片机电路和程序设计的理解。
3. 课堂练习:提供一定数量的编程题目,要求学生独立完成,检验学生对所学知识的掌握情况。
4. 课后作业:布置相应的编程任务和理论练习题,加强学生对单片机的实践和巩固。
五、教学评价1. 学生实验成绩:根据学生在实验中的表现评价其实验操作能力和对单片机原理的理解。
2. 编程作业评分:根据学生的编程作业质量和代码效果,评价其编程能力的提高情况。
3. 课堂参与度:根据学生在课堂上的提问、讨论和积极参与的情况,评价其学习态度和主动性。
第1讲单片机应用概述教学目的:1、初步了解单片机的发展历史, 基础知识以及应用范围;2、通过演示单片机产品的实物来激发学生的学习兴趣;3、了解单片机的发展方向和主流技术。
重点、难点:1、单片机的概念和特点;2、单片机的主要发展方向和主流技术;3、几种常见的单片机产品。
教学方式、步骤:一、课程介绍、学习的目标、学习本课程的方法1、课程介绍单片机是当今信息时代的产物,自20世纪70年代问世以来,以实时控制能力强,成本低,体积小,受到人们的重视和关注,应用很广,发展很快。
尤其在电子产品、工业控制等领域的应用广泛,已对人类社会产生了巨大的影响。
单片机技术开发和应用水平已成为衡量一个国家工业化发展水平的标志之一。
由于单片机的广泛使用使得社会对掌握单片机技术的人才的需求在不断增加,目前全国普通工科大学均已经将单片机课列为必修的专业(基础)课程。
2、学习的目标通过对孝感周边相关电子企业(亚光电子公司、○六六集团、四四○四厂等)的毕业生跟踪调查和人才需求调研,相关工作岗位都对单片机应用能力都提出了一定的要求。
且不同的岗位对单片机应用能力要求的高低不同。
要求较高的岗位如电路联调岗和电子线路设计助理工程师岗,对单片机的应用能力要求如下:掌握常见单片机芯片及外围芯片的功能和引脚分布;理解掌握单片机系统结构、存储器结构、指令系统,中断、定时器、串行口、接口技术等重要概念和基本知识;具备一定的电子线路基本知识,能看懂典型单片机外围硬件的原理图,并具备相应的硬件线路调试的基本技能;能看懂程序流程图,掌握程序调试的基本技能;具有基本的单片机编程能力;掌握单片机软硬件联调的基本技能;掌握单片机产品开发的基本流程和工艺。
课程标准:作为一门核心的专业基础课程,本课程的专业目标定位为:通过基于实际工作过程(项目制作)的项目导向、任务驱动的理论实践一体化教学模式,教、做、学三者合一,使学生在做中学,学中做,在理解掌握单片机系统结构、存储器结构、指令系统,中断、定时器、串行口、接口技术和单片机初步应用知识的基础上,掌握智能电子应用相关岗位所需要的单片机应用系统的初步的应用分析和软硬件设计能力,掌握基本的编程和程序调试能力,掌握单片机典型外围硬件线路的分析与初步设计能力、硬件调试能力,掌握单片机系统的安装和软硬件联调、故障诊断维护技能,掌握单片机产品开发的基本流程和工艺。
单片机综合实训教案第一章:单片机概述1.1 单片机的定义与发展历程1.2 单片机的主要组成部分1.3 单片机的应用领域1.4 单片机的发展趋势第二章:单片机的基本原理2.1 单片机的硬件结构2.2 单片机的指令系统2.3 单片机的编程语言2.4 单片机的时序分析第三章:单片机的开发工具与编程环境3.1 单片机开发工具的种类及作用3.2 常用的单片机编程软件3.3 单片机编程环境的搭建3.4 单片机程序的与第四章:单片机的基本操作与实践4.1 单片机的启动与复位4.2 单片机的输入与输出4.3 单片机的定时与中断4.4 单片机的串行通信第五章:单片机应用实例解析5.1 温度控制器的设计与实现5.2 智能家居系统的设计与实现5.3 电子密码锁的设计与实现5.4 智能车模的设计与实现第六章:单片机系统设计基础6.1 系统设计流程与原则6.2 硬件选型与设计6.3 软件设计方法与技巧6.4 系统调试与优化第七章:传感器与单片机的接口技术7.1 常见传感器的原理与应用7.2 传感器与单片机的连接方式7.3 传感器信号的放大与处理7.4 传感器数据的采集与处理第八章:嵌入式系统设计与实践8.1 嵌入式系统概述8.2 嵌入式操作系统简介8.3 嵌入式系统设计与开发流程8.4 嵌入式系统实践项目案例第九章:单片机在工业控制中的应用9.1 工业控制概述9.2 单片机在工业控制中的应用实例9.3 工业控制系统的可靠性设计9.4 工业控制系统的发展趋势第十章:单片机项目实战与创新10.1 单片机项目开发的注意事项10.2 单片机项目的实战案例解析10.3 单片机项目的创新与优化10.4 单片机项目竞赛与创新创业实践重点和难点解析重点环节一:单片机的定义与发展历程解析:单片机的定义是教学的基础,需要准确理解和掌握。
发展历程的介绍能够帮助学生了解单片机的技术演进,对于培养学生的技术背景和行业认知有重要作用。
重点环节二:单片机的主要组成部分解析:了解单片机的组成部分对于理解其工作原理和功能至关重要。
基础知识一 软件调试仿真器Keil uVision 应用实践Keil 编程软件是目前最流行的开发MCS-51系列单片机的软件。
它提供了包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境uVision2将这些部分组合在一起。
程序安装完成后,桌面上会出现Keil uVision2图标,如图1-36,双击该图标便可启动Keil 软件的集成开发环境。
启动后的程序窗口主要由菜单栏、工具栏、源文件编辑窗口、工程管理窗口 和输出窗口五部分组成。
启动窗口如图1-37所示。
工具栏为一组快捷工具图标,主要包括基本文件工具栏、建造工具栏和调试(DEBUG/调试)工具栏,基本文件工具栏包括新建、打开、拷贝、粘贴等4个基本操作。
建造工具拦主要包括文件编译、目标文件编译连接、所有目标文件编译连接、目标选项和一个目标选择窗口。
调试(DEBUG/调试)工具栏位于最后,主要包括一些仿真调试源程序的基本操作,如单步、复位、全速运行等。
在工具栏下面,有3个默认窗口。
左边的一个是工程管理窗口,该窗口有3个标签,分别是Files 、Regs 和Books 。
右边的一个为源文件编辑窗口,编辑窗口实质上就是一个工具栏菜单栏建造工具调试工具工程 管理 窗口源文件 编辑 窗口输出 窗口基本工具图1-37 Keil uVision2启动窗口图1-36 Keil uVision2文件编辑器,我们可以在这里对源程序文件进行编辑、修改、粘贴等。
下边的一个为输出窗口,源文件编译之后的结果显示在输出窗口中,会出现通过或错误(包括错误类型及行号)的提示。
如果通过则会生成"HEX”格式的目标文件,用于仿真或烧录芯片MCS-51单片机软件。
下面以建立一个小程序项目来学习Keil软件的使用。
1. Keil工程的建立⑴源程序文件的建立使用菜单“File →New”或点击工具栏的新建文件按钮,即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编辑窗口,在该窗口中输入以下汇编语言源程序:ORG 0000hSJMP STARTORG 0030HSTART:MOV A,#0MOV P1,#0Loop:INC P1CALL DelaySJMP LOOPDelay:MOV R2,#3MOV R1,#0MOV R0,#0DLP:DJNZ R0,DLPDJNZ R1,DLPDJNZ R2,DLPRET图1-38 源程序文件的建立保存该文件,注意必须加上扩展名(汇编语言源程序一般用asm为扩展名)。
这里假定将文件保存为lamp.asm。
如图1-38。
⑵建立工程文件点击“Project→New Project”菜单,出现一个标准Windows 文件对话框,如图1-39所示。
在“ 文件名”中输入程序项目名称,这里我们用“ex1”,“保存”后的文件扩展名为uv2 ,这是KEIL uVision2 项目文件扩展名,以后我们可以直接点击此文件以打开先前做的项目。
图1-39 建立项目文件点击保存,出现第二个对话框。
这个对话框要求选择目标CPU(即所用芯片的型号),如图1-40所示。
Keil支持的CPU 很多,这里选择Atmel公司的AT89S51芯片:点击Atmel 前面的“+”号,展开该层,点击其中的89S51,点击“确定”按钮,回到主界面。
此时在工程管理窗口的文件页中出现了“Tager1”,前面有“+ ”号,点击“+”加号展开,可以看到下一层的“Source Group1”,这时的工程还是一个空的工程,里面什么文件也没有,需要动手把刚才编写好的源程序加入:点击“Source Group1”,使其反白显示,然后点击鼠标右键,出现一个下拉菜单,选中其中的“Add file to Group‘Source Group1’”,如图1-41所示。
图1-40 目标CPU所用芯片的型号选择图1-41把源程序文件加入到工程这时,出现一个对话框,要求寻找源文件:点击对话框中的文件类型,将文件类型改为“Asm Source File”,在列表框中找到lamp.asm文件,双击该文件,将文件加入项目。
注意:在文件加入项目后,该对话框并不消失,等待继续加入其他文件。
但初学者常常误认为操作没有成功而再次双击同一文件,这时会出现对话框,提示你所选文件已在列表中,此时应点击“ 确定“ 返回前一个对话框,然后点图1-42 项目功能菜单击“Close”返回主界面。
返回后点击“Source Group1”前面的“+”号,会发现lamp.asm文件已在其中,双击文件名,即打开源程序。
2. 工程的设置工程设置好后还要对工程进行进一步的设置,以满足要求。
右击工程管理窗口中的Target1项目文件夹,如图1-42示。
弹出项目功能菜单,选“Options for Target’Target1’”,弹出工程设置窗口,如图1-43所示。
这个窗口共有10个页面,非常复杂。
要全部搞清楚部容易,但是大部分设置项取默认值即可。
单击“Target”页面,在Xtal后面的数值是晶振频率,软件默认值是所选CPU的最高可用频率值,对于AT89S51而言是33MHz。
一般设置为单片机应用系统所用的晶振频率。
在此设为11.0592MHz。
单击“Output”页面,在“Creat hex File”前打勾选中,选中它就可以输出HEX 文件到指定的路径中。
其它采用默认设置。
工程设置窗口的其它页面的各个选项均可取默认值,不作修改。
设置完成后,点击“确定”,返回主界面,工程文件建立、设置完毕。
图1-43 工程设置窗口3. 编译、连接在设置好工程后,还要进行编译、连接。
选择菜单“Project→Biuld Target”,这时输出窗口出现源程序的编译结果。
如果源程序有语法错误,会有错误报告出现,双击该行可以定位到出错的位置。
修改源程序,直至编译通过为止,输出窗口出现如图1-44示的结果。
图1-44确编译、连接后输出窗口的内容编译通过后将输出一个以HEX为后缀名的目标文件,如lamp.HEX。
该文件可以被编程器读入并写到程序存储器中,同时还产生了一些相关文件,可以被用于Keil的仿真与调试,这时可以进入下一步的仿真调试工作。
4.仿真调试单击工具栏的工具按钮或选择菜单“Debug→Start/stop Debug Session”,进入调试状态。
在工程设置中可对调试工具进行设置,默认的调试工具是“Use Simulator”,即软件仿真器,本调试只有软件仿真。
进入调试状态后,工程管理窗口显示出寄存器窗口,调试工具有复位、全速运行、暂停、单步运行等,其表1-14所示。
表1-14 调试命令表菜单工具条快捷键描述Start/Stop Debugging Ctrl+F5 开始/停止调试模式Go F5 运行程序,直到遇到一个中断Step F11 单步执行程序,遇到子程序则进入Step over F10 单步执行程序,跳过子程序Step out of Current function Ctrl+F11 执行到当前函数的结束Stop Running ESC 停止程序运行Breakpoints…打开断点对话框Insert/Remove Breakpoint 设置/取消当前行的断点Enable/Disable Breakpoint 使能/禁止当前行的断点Disable All Breakpoints 禁止所有的断点Kill All Breakpoints 取消所有的断点Show Next Statement 显示下一条指令Enable/Disable Trace Recording 使能/禁止程序运行轨迹的标识View Trace Records 显示程序运行过的指令Memory Map…打开存储器空间配置对话框Performance Analyzer…打开设置性能分析的窗口Inline Assembly…对某一个行重新汇编,可以修改汇编代码Function Editor…编辑调试函数和调试配置文件在调试中可通过打开调试工具条中的“”存储器窗口按钮(也可通过单击菜单栏View观察窗口中下拉菜单中的“Memory Window ”),用来观察代码存储空间。
观察ROM 中程序目标代码,需在Memory#1设置ROM代码存储空间,方法是:单击页面标签“Memory#1”,在其上方Address输入栏中填入“C:0”后回车,则显示出ROM中的内容,可以观察到从ROM中的地址0x0000开始安排了lamp.asm程序汇编后的目标代码:74 00 75 90 00 ……如图1-55下方所示。
在程序lamp.asm执行时,对片内RAM使用到相应的存储单元的内容会产生影响。
观察这种影响,通过设置“Memory#2”直接寻址的片内空间RAM。
单击页面标签“Memory#2”,在其上方Address输入栏中填入“D:0”后回车,则显示出RAM中的内容。
单击页面标签“Memory#3”,在其上方Address输入栏中填入“I:0”后回车,则设置显示出间接寻址的片内RAM中的内容。
单击页面标签“Memory#4”,在其上方Address 输入栏中填入“X:0”后回车,则设置显示片外RAM中的内容。
图1-55 调试状态、存储器窗口及设置观察代码存储空间基础知识二应用PROTEUS软件电路仿真Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件,现授权风标科技公司为大陆的总代理,它不仅是模拟电路、数字电路、模数混合电路的设计与仿真平台,更是目前最先进、最完整的多种型号单片机系统的设计与仿真平台。
它实现了在计算机上完成从原理图的设计与电路设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证形成PCB的完整电子设计、研发过程。
具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
具体功能使用请参阅相关书籍。
现就单片机控制流水灯的应用PROTEUS软件电路仿真进行讲解。
(1)ISIS窗口在计算机中安装好PROTEUS后,启动PROTEUS ISIS窗口(图标为)进入ISIS 窗口,如图1-22所示。
(2)建立、保存、打开文件单击菜单栏中的“FILE→NEW DESIGN”,弹出如图1-23所示的新建设计(Create New Design)对话框,直接单击“OK”,则以默认的模板(DEFAULT)建立一个新的空白文件。
单击工具按钮“”,取文件名LAMP.DSN后在单击“保存按钮”,完成新文件的操作。
(3)设置、改变图纸大小系统默认图纸大小为A4,长×宽为10in×7in。
若要改变图纸大小,单击菜单“System →Set Sheet Size”。